17.09.2015 Wann geben wir das Lenkrad ab?

Autonomes Fahren auf der Überholspur

Von: Robert Schindler

Autonomes – besser gesagt vollautomati­siertes – Fahren verspricht viele Vorteile und steht vor der Markt­reife. Bald können Fahrer die Kontrolle über ihre Fahrzeuge komplett abgeben. Aber an wen? Die deutschen Autobauer stellen sich den Herausforderern aus dem Silicon Valley.

  • Google verfolgt die radikale Zielsetzung „no driving required". Sein Testfahrzeug hat bewusst wenig Ähnlichkeit mit einem klassischen Automobil.

  • BMW i3 Valet Parking Assist: Das Assistenzsystem erlaubt es Fahrern, vor dem Parkhaus auszusteigen. Der i3 sucht sich selbst einen Parkplatz.

Einsteigen, per Spracheingabe dem Navi das Ziel ansagen und sich zurücklehnen, denn das Auto erledigt den Rest und bringt uns sicher ans Ziel – dieses Szenario ist laut aktueller Bitkom-Umfrage bereits heute für manche Deutsche denkbar: Jeder Dritte (34 Prozent) kann sich zumindest vorstellen, ein selbstfahrendes Auto zu nutzen. Das entspricht 24 Millionen Menschen. Bei den 14- bis 29-Jährigen sind 41 Prozent aufgeschlossen gegenüber selbstfahrenden Autos, bei den Befragten ab 65 Jahren sind es noch 30 Prozent.

In diese Zahlen eine Akzeptanz für oder gar Vorfreude auf das vollautomatisierte Fahren hereinzuinterpretieren, wäre zu viel des Guten. Deutschland ist und bleibt – freundlich formuliert – skeptisch gegenüber der digitalen Zeitenwende. Und bei dem liebsten Kind der Deutschen, dem Auto, ist es höchst fraglich, ob sich in absehbarer Zeit wirklich ein signifikanter Anteil der Autofahrer-Nation freiwillig untätig auf den „Fahrer“sitz setzt. 

Autofahren versus Autofahrenlassen

Was wird aus „Fahrspaß“ und der „Freude am Fahren“? Autofahren und seine Vermarktung sind emotional aufgeladen. Einen passiven Passagier zu bewerben, das wird eine schwierige Herausforderung für die Automobilbranche.

Optimistischer sieht Dr. Roman Suthold, Leiter Verkehr und Umwelt ADAC Nordrhein e.V, die Ausgangslage: „Die anfängliche Skepsis wird immer mehr durch Euphorie ersetzt. Die Zustimmungswerte sind sehr  hoch.“ Er verweist auf Befragungen durch die Boston Consulting Group (BCG), denen zufolge sich 55 Prozent der Befragten für ein teilweise und 44 Prozent für ein vollständig selbstfahrendes Auto entscheiden wollen.

„Vollautomatisiertes Fahren hat ein großes Marktpotential, da es den Komfort und die Produktivität des Fahrers steigern und positive Wirkungen auf die Verkehrssicherheit haben kann“, so Suthold weiter. „Nicht zu vernachlässigen ist jedoch die Kostenseite“, gibt er zu bedenken. „Man wird mit einem Aufpreis pro Fahrzeug von 2.000 bis 4.000 Euro rechnen müssen. Ob die Kunden bereit sind, diese zusätzlichen Kosten zu tragen, wird sich zeigen.“ Die Nischen für vollautomatisierte Fahrzeuge scheinen zunächst in ganz speziellen Szenarien zu liegen: Innerstädtische Carsharing-Angebote, Mobilitätslösungen für Senioren auf dem Land, möglicherweise sind auch für Speditionen autonome LKW-Flotten in absehbarer Zeit eine Möglichkeit, Kosten zu reduzieren. Mercedes erhielt bereits für seinen Freightliner Inspiration Truck in Nevada die Straßenzulassung für einen automatisiert fahrenden Lkw.

Rasante Fortschritte

Ungeachtet der noch ungeklärten Akzeptanz auf Nutzerseite schreitet die Entwicklung hin zum vollautomatisierten Fahren rasant voran. Einer der wichtigsten Pioniere des autonomen Fahrens, Prof. Ernst Dieter Dickmanns, legte die Grundlagen dafür in Deutschland und den USA. Millionen Meilen und Kilometer haben selbstfahrende Autos seit seinen Pionierfahrten im späten 20. Jahrhundert bereist zurückgelegt. Sei es in Austin, Texas, wo Google seine autonomen Fahrzeuge aktuell unter realen Bediengungen im Stadtverkehr testet, sei es auf der legendären Route von Bertha Benz von Mannheim nach Pforzheim, die eine selbstfahrende Mercedes-S-Klasse abfuhr, oder sei es auf der Autobahn A9 von München in Richtung Nürnberg, wo die Versuchsfahrzeuge von BMW seit 2011 ohne Fahrer­eingriff fahren.

Unklare Rechtslage

Das vollautomatisierte Fahren ist im deutschen Straßenverkehr bis auf Teststrecken wie den A9-Abschnitt noch nicht erlaubt. Zahlreiche rechtliche Fragen sind noch offen, z. B. was den Umgang mit Mobilitätsdaten und die Haftung bei Unfällen angeht. „Hier muss der Gesetzgeber schnell Klarheit schaffen, damit das intelligente Fahren nicht ausgebremst wird und der Automobilstandort Deutschland seine weltweite Spitzenposition weiter ausbauen kann“, sagt Dr. Bernhard Rohleder, Bitkom-Hauptgeschäftsführer.

Eine Anpassung der Rahmenbedingungen ist dringend nötig, denn die deutschen Autobauer sehen sich ganz neuen Konkurrenten gegenüber. Silicon-Valley-Riese Google treibt das Thema autonomes Fahren voran – außerhalb der Automobilbranche, mit radikaler Zielsetzung: „No driving required.“ Der bewusst weniger an ein Auto den an ein Tamagochi auf Rädern erinnernde Prototyp ist zur Zeit wohl das „erfahrenste“ autonome Fahrzeug – im wahrsten Wortsinn. Der Wagen sowie Googles technikbeladene Lexus-SUVs haben bereits etliche Meilen auf dem Buckel und in der Datenbank – und das nicht nur auf Rennstrecken und geraden Autobahnen, sondern im (nicht mehr) unberechenbaren Stadtverkehr.

Neue Herausforderer

Sogar der Fahrtvermittlungsdienst Uber testet seit Mai selbstfahrende Autos. Spannend bleibt, was Apple hinsichtlich autonomer Autos plant. Für das vermeintliche Automotiv-Geheimprojekt „Titan“ wurde zuletzt prominentes Automotive-Personal angeheuert: Unter anderem Doug Betts, Top-Manager von Chrysler, Paul Furgale, renommierter Schweizer Forscher zum Thema autonomes Fahren, sowie Johann Jungwirth, ehemaliger Chef von Mercedes-Benz Research and Development North America. Doch was genau Apple vorhat, bleibt unklar.

Auch Elektromobil-Pionier Tesla macht Schritte hin zum autonomen Auto. Ausgewählte Fahrer des Model S werden mit einer Betaversion der Software „Autopilot“ versorgt und sollen diese im Verkehr testen. Komplett autonom fährt das Auto damit zwar nicht, das System soll zunächst dafür sorgen, dass das Fahrzeug die Spur und den Mindestabstand zum Vorderfahrzeug hält. Zudem soll das System Verkehrsschilder erkennen und die Geschwindigkeit anpassen können.

Und natürlich stellen sich Zulieferer auf das Thema ein: ZF präsentierte z. B. das „Smart Urban Vehicle“, und macht mit dem Prototypen klar, dass man in der Lage ist, bei automatisierter Fahrzeugtechnik mitzuhalten. Selbstständig manövriert der Wagen per App und Einparkautomatik in engste Parklücken. Große Systemzulieferer wie Bosch, Continental, Valeo oder Delphi mischen ebenfalls beim autonomen Fahren kräftig mit. Autozulieferer Delphi testet ein autonomes Testfahrzeug ab 2016 auch in Deutschland, in Wuppertal. Ein Teil der dortigen Landesstraße 418 wird dann zur Teststrecke.

Angesichts der Agilität alter Bekannter und neuer Wettbewerber rüsten die deutschen Autobauer auf: In den kommenden drei bis vier Jahren wollen die deutschen Hersteller und Zulieferer laut dem Verband der Automobilindustrie 16 bis 18 Milliarden Euro in die Forschung zum vernetzten und automatisierten Fahren investieren.

Karten werden neu gemischt

Die Karten werden in der Automobilbranche also neu gemischt. Beobachter sprechen vom „Napster“-Effekt, um auf das Schicksal der etablierten Musikindustrie zu verweisen, die einst die digitale Herausforderung verschlief. Die deutschen Autobauer sind – das zeigen ihre Prototypen und Forschungsprogramme – aber hellwach und üben nun sogar den Schulterschluss: Zum einen kauften die Konkurrenten Audi, BMW und Daimler (indirekt ist auch VW via Ingolstadt mit im Boot, ebenso Porsche) gemeinsam im Rahmen eines Konsortium den Kartendienst Nokia Here, ehemals Navteq. Das ursprünglich US-amerikanische Unternehmen gehörte seit Mitte der Neunzigerjahre zu den Vorreitern bei elektronischem Kartenmaterial und wurde vor acht Jahren an Nokia verkauft. Hervorragendes Kartenmaterial ist eine der Grundvoraussetzungen für die Funktionsfähigkeit eines ganz oder teilweise autonom fahrenden Autos.

Zum anderen entstehen gemeinsame Forschungsinitiativen, wie etwa „Ko-HAF“: Um die Möglichkeiten der intelligenten Interaktion automatisierter Fahrzeuge zu erforschen, wurde im August 2015 das Forschungsprojekt „Ko-HAF – Kooperatives hochautomatisiertes Fahren“ gestartet. Die Koordination des Vorhabens übernimmt Continental, beteiligt sind die Autobauer Audi und BMW sowie Opel und Mercedes, außerdem Zulieferer und öffentliche Partner. Projektträger ist der TÜV Rheinland im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. „Ko-HAF erforscht neben der Einbindung des Fahrers beim hochautomatisierten Fahren auch die partnerübergreifende Funktion und Kommunikation der hochautomatisierten Fahrzeuge untereinander“, sagt Stefan Lüke, Projektkoordinator Ko-HAF und in der Continental Division Chassis & Safety im Bereich Zukunftsentwicklung verantwortlich für Fahrerassistenzsysteme & Automation. Das Projekt soll bis voraussichtlich November 2018 laufen und verfügt derzeit über ein Forschungsbudget von 36,3 Millionen Euro. Außerdem wird es vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) als erstes Projekt im Rahmen des neuen Programms „Neue Fahrzeug- und Systemtechnologien“ unterstützt.

Gemeinsame Forschungsinitiative

Gerade bei hohen Geschwindigkeiten und in komplexen Verkehrssituationen ist es für das automatisierte Fahren unabdingbar, dass das Fahrzeug diese Situationen und sein Umfeld richtig einschätzen kann. Unter anderem dieser Aufgabe widmet sich Ko-HAF: Ansatzpunkt ist eine Backend-Lösung, bei der die Fahrzeuge untereinander über einen Server mithilfe von Mobilfunk (LTE/UMTS) kommunizieren. Im Server sollen Informationen über das Fahrzeugumfeld gesammelt, ausgewertet und den Fahrzeugen in konsistenter Form wieder zur Verfügung gestellt werden.

Auf Nachfrage bestätigt Continental, dass diese Backend-Lösung zur Ergänzung der vorhandenen Technologien des automatisierten Fahrens dienen soll. An dieser Stelle ist es wichtig, mit einem (bewusst gestreuten?) Missverständnis
aufzuräumen: Das autonome Fahrzeug braucht keine ­ständige und keine vorrangig behandelte Internetverbindung.

Jedes einzelne automatisierte Fahrzeug verfügt über eigene Sensortechnik wie Lidar, Radar, Ultraschall und Kameraerfassung auf allen Fahrzeugseiten. Beispielhaft erklärt Ralf Herrtwich, Mercedes-Benz-Team „Autonomes Fahren“, die aktuell eingesetzten Technologien in einem Video: Im selbstfahrenden Mercedes kommt eine Stereokamera zum Einsatz. Sie misst nach vorne mit einer Reichweite von 50 Metern, erfasst feststehende Objekte, andere Fahrzeuge, Fußgänger und kümmert sich außerdem um die Fahrspurerkennung. Fernbereichradare messen außerdem nach vorne und zur Seite, schauen weit voraus und kontrollieren so kommende Abzweigungen und Kreuzungen. Vier Nahbereichsradare kontrollieren das unmittelbare Umfeld des Wagens. Hinzu kommen Kameras nach vorne und hinten, die z. B. Ampeln beobachten. Außerdem ist die Lokalisierung per GPS in Kombination mit detailliertem Kartenmaterial, welches Ampeln und Stopstellen kennt, wichtig. Mercedes betont, diese Systeme seien unabhängig von anderen Systemen und deswegen gegen Fremdeinwirkung geschützt.

Sensorentechnik und Kameras

Auch Fords Studienfahrzeuge auf Basis des US-Modells Fusion scannt beispielsweise mithilfe vierer auf dem Fahrzeugdach montierten Lidar Infrarot-Licht- und Abstandssensoren die Umgebung in einem Umkreis von rund 70 Metern. Aus den ermittelten Daten erstellt Lidar 2,5 Millionen Mal pro Sekunde eine virtuelle 3D-Karte und berechnet die Distanz aller erkannten Objekte zum Fahrzeug.

Zudem erhalten automatisierte Fahrzeuge permanente Echtzeit-Verkehrsdaten direkt von anderen Autos (Car-to-Car-Kommunikation) sowie von der intelligenten Infrastruktur (Car-to-Infrastructure-Kommunikation), etwa zu Unfällen oder Staus. Nur die Kombination all dieser Technologien verspricht angemessene Ausfallsicherheit.

Die von den Sensoren und Kameras gesammelten Informationen in Echtzeit zusammenzuführen und auszuwerten, um dann direkt Handlungsanweisungen an das Fahrzeug weiterzugeben, ist der entscheidende Vorgang. Audi führt etwa Informationen in einem „Herzstück” zusammen, einem zentralen Fahrerassistenzsteuergerät, kurz zFAS genannt. Dort laufen unterschiedliche Sensorinformationen zusammen. Daraus errechnet das Gerät ein vollständiges Modell der Fahrzeugumgebung und stellt diese Informationen allen Assistenz­systemen zur Verfügung. Damit ist es die zentrale Schnittstelle für alle Funktionen des „pilotierten Fahrens”, wie die Ingolstädter ihre automatisierten Ambitionen nennen. Von Audi hat Delphi unlängst den Zuschlag für die Serienfertigung der zFAS bekommen. 

Auch wenn sie nicht stets verfügbar sein muss – natürlich hilft eine schnelle Mobilfunkverbindung bei der Ergänzung und Verbesserung der Systeme. In naher Zukunft sollen im Zusammenspiel mit Audi Connect die pilotiert fahrenden Autos aus Ingolstadt z. B. zusätzlich fähig sein, während der Fahrt permanent zu lernen. Über das Mobilfunknetz – wo verfügbar, via LTE – fließen die Daten, die das zFAS‑Board errechnet, in ein IT‑Backend in der Cloud. Dieses bereitet sie mit Algorithmen des maschinellen ­Lernens und der künstlichen Intelligenz auf und sendet die Daten ins Auto zurück. Auf diese Weise soll die Technik permanent Leistungsfähigkeit ausbauen, um komplexe Situationen immer besser zu beherrschen.

Weiterentwicklung oder Neudefinition?

Es scheint, dass solch eine lernende, evolutionäre Entwicklung vom teilautomatisierten Fahren hin zum vollautomatisierten Fahren sowohl den Autobauern als auch den Kunden gut tut: Zeit zum technologischen Lernen, Zeit zur gesellschaftlichen Akzeptanz. Das Automobil entwickelt sich in dieser Perspektive nach und nach weiter.

Wenn da nicht Google wäre: Der Konzern will nicht das Automobil oder die Branche weiterentwickeln, sondern die Mobilität grundsätzlich neu definieren. Dass Menschen überhaupt Auto fahren, ist in dieser Perspektive ein vorübergehender Fehler, den es zu verbessern gilt.


Bildquelle: Daimler Benz/ Mercedes, Google

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